超級計算機資料

超級計算機

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百科名片

中國超級計算機“天河一號”

超級計算機通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機）組成的、能計算普通PC機和服務

器不能完成的大型復雜課題的計算機。為了幫助大家更好的理解超級計算機的運算速度我們

把普通計算機的運算速度比做成人的走路速度，那么超級計算機就達到了火箭的速度。在這

樣的運算速度前提下，人們可以通過數(shù)值模擬來預測和解釋以前無法實驗的自然現(xiàn)象。

目錄

超級計算機技術

超級計算機的應用

1.世界十大超級計算機

1.億億級超級計算機

超級計算機技術

超級計算機的應用

1.世界十大超級計算機

1.億億級超級計算機

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超級計算機

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超級計算機技術

超級計算機技術已不再是一個新鮮的話題，美國IBM、日本NEC、中國

曙光都已推出自己的超級計算機，但比較而言，以美國兩院院士、“世界

超級渦輪式刀片計算機之父”陳世卿博士為首的專家團隊回歸祖國后研發(fā)

出的超級計算機仍然具有絕對的優(yōu)勢。

新一代的超級計算機采用渦輪式設計，每個刀片就是一個服務器，能

實現(xiàn)協(xié)同工作，并可根據(jù)應用需要隨時增減。單個機柜的運算能力可達

460.8千億次/秒，理論上協(xié)作式高性能超級計算機的浮點運算速度為100

萬億次/秒，實際高性能運算速度測試的效率高達84.35隊是名列世界最高

效率的超級計算機之一。通過先進的架構和設計，它實現(xiàn)了存儲和運算的

分開，確保用戶數(shù)據(jù)、資料在軟件系統(tǒng)更新或CPU升級時不受任何影響，

保障了存儲信息的安全，真正實現(xiàn)了保持長時、高效、可靠的運算并易于

升級和維護的優(yōu)勢。

目前（2010年10月）世界最快超級計算機為天津國家超級計算機中心

的天河TA,速度為每秒2.5千萬億次，據(jù)悉該計算機采用了逾7000個英

偉達生產的圖形芯片

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超級計算機的應用

應用概述

超級計算機是計算機中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一

類計算機，多用于國家高科技領域和尖端技術研究，是國家科技發(fā)展水平

和綜合國力的重要標志。

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超級計算機

隨著超級計算機運算速度的迅猛發(fā)展，它也被越來越多的應用在工業(yè)、

科研和學術等領域。我國現(xiàn)階段超級計算機擁有量為22臺（中國內地19

臺，香港1臺，臺灣2臺），居世界第5位，就擁有量和運算速度在世界

上處于領先地位，但就超級計算機的應用領域來說我們和發(fā)達國家美國、

德國等國家還有較大差距。如何利用超級計算機來為我們的工業(yè)、科研和

學術等領域服務已經成為我們今后研究發(fā)展的一個重要課題。超級計算機

是一個國家科研實力的體現(xiàn)，它對國家安全，經濟和社會發(fā)展具有舉足輕

重的意義。我國超級計算機及其應用的發(fā)展為我國走科技強國之路提供了

堅實的基礎和保證。

我國超級計算機現(xiàn)狀

作為高科技發(fā)展的要素，超級計算機早已成為世界各國經濟和國防方

面的競爭利器。經過我國科技工作者幾十年不懈地努力，我國的高性能計算

機研制水平顯著提高，成為繼美國、日本之后的第三大高性能計算機研制

生產國。

國家863軟件專業(yè)孵化器（昆明）基地積極加強與由美國國家工程院

院士、美國藝術與科學院院士、世界超級渦輪式刀片計算機之父陳世卿博

士領銜的超級計算核心技術和科學家團隊的合作，計劃引進其擁有完全自

主知識產權的具有世界領先技術的超級計算機以及相關行業(yè)領域的解決方

案，利用超級計算機強大的科學計算、事務處理和信息服務能力，借助其

提供信息服務的強大引擎或平臺，整合資源，協(xié)同作業(yè)，解決污染整治對

算法、方程、建模、模擬等復雜計算的需求。

世界超級計算機現(xiàn)狀

美國勞倫斯?利弗莫爾（Lawrence,Livermore）國家實驗室內，由IBM

設計的藍色基因/L在測試中以每秒136.8兆的計算速度記錄一個高峰值之

后恢復了最高點。IBM稱，在一次完整的過程中，系統(tǒng)應該有兩倍的動力，

即峰值表現(xiàn)超過360teraflopSo

來自德國和美國的研究人員，每年兩次頒布動力最為強大的500個計

算機的名單。最近的名單出現(xiàn)在德國海德堡舉行的國際超級計算機會議上。

這些高端計算機都是由各種奇特的制造方法完成，而不是由標準成分組成

的。盡管這樣，計算機也可以達到一個極高的速度。

過去兩年，多數(shù)接近最高的500個名單的計算機是由普通的電腦硬盤

連同新奇的軟件組成。但是現(xiàn)在情況不同了，一些系統(tǒng)開始決定這些排名。

舉例來說，現(xiàn)在的冠軍藍色基因/L,是經過特殊設計的系統(tǒng)，同時合并了空

前的65,536個人處理器，再加之可升級的模版設計。此系統(tǒng)不但比傳統(tǒng)的

系統(tǒng)更有動力而且也比較緊湊避免了供電不足。IBM的湯姆斯J沃森研究

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超級計算機

中心設計的被稱為BGW的藍色基因機器是本次500名單中的第二名，這進

一步說明了此設計理念的正確性。這一系統(tǒng)與藍色基因/L的模組設計一樣,

只是有較小的處理器并且只可以記錄91.2teraflops峰值處理動力。

現(xiàn)在，沒有一部在1997年制造的計算機有能力進入最高500名單。高

速計算爭霸的戰(zhàn)爭表明：傳統(tǒng)計算機處理器與超級處理器的差別。日本政

府最近宣布計劃贊助一部處理速度高達1000teraflops-或petaflop計算

機的發(fā)展，希望在2010年之前可以面世.

中國高性能計算機性能TOP10

2010年10月最新數(shù)據(jù)

天津的天河TA已經安裝完畢，速度全球第一，比第二名的美國國家實

驗室的計算機快30%,速度達到每秒2.5千萬億次運算

(前10名，截止到2009年11月)1

中國“天河一號”超級計算機

研制廠商/單位：國防科技大學與天津濱海新區(qū)合作研制

型號：天河,一號(Intel至強5500,ATI的GPU)

安裝年份：2009

應用領域：科學計算

處理器數(shù)器144(CPU)、5120(GPU)

Linpack值563.TFlops

Unpack來源:C

峰值(Gflops):1206000PF1OPS

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超級計算機

國防科技大學成功研制出峰值性能為每秒1206萬億次的“天河一

號”超級計算機。在今天中國高性能計算機TOP100組織公布的2009年度

前100強排名中，天河一號高居榜首。實現(xiàn)了我國自主研制超級計算機能

力從百萬億次到千萬億次的跨越，使我國成為繼美國之后世界上第二個能

夠研制千萬億次超級計算機系統(tǒng)的國家。

2

研制廠商/單位：曙光

型號:曙光5000A/1920x4路AMD四核Barcelona1.9GHz/DDR

Infiniband/WinHPC2008+Linux

安裝地點：上海超級計算中心

安裝年份：2008

應用領域：科學計算

處理器數(shù)：30720

Linpack值(Gflops):180600.00

Unpack來源:C

峰值(Gflops):233472.00

效率:0.774

3

研制廠商/單位：聯(lián)想

型號：深騰7000/BladeCenterHS21XM/X3950IntelXeonQuad-Core

E54503.OGHz/2.93GHzInfinibandDDR

安裝地點：中國科學院超級計算中心

安裝年份：2008

應用領域：科學計算

處理器數(shù)：12216

Linpack值(Gflops):102800.00

Linpack來源:C

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超級計算機

峰值(Gflops):145970.00

效率：0.704

4

研制廠商/單位：IBM

型號：BladeCenterHS21Cluster/630x2IntelXeonE5430Quad

Core2.66GHz/Giga-E

安裝地點：中石油四川石油物探公司

安裝年份：2008

應用領域：能源/地球物理

處理器數(shù)：5040

Linpack值（Gflops）:24670

Linpack來源:C

峰值（Gflops）:53625.6

效率：0.46

5

研制廠商/單位：HP

型號：ClusterPlatform3000BL460c/384x2IntelXeonE5430Quad

Core2.66GHz/Infiniband20Gb/s

安裝地點：中國地震局工程力學研究所（北京）

安裝年份：2008

應用領域：科學計算/地震工程

處理器數(shù)：3072

Linpack值（Gflops）:23272

Linpack來源：U

峰值（Gflops）:32686.08

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超級計算機

效率：0.712

6

研制廠商/單位：IBM

型號：BladeCenterHS21Cluster/516x2IntelXeonE5430Quad

Core2.66GHz/Giga-E

安裝地點：中石油大慶物探公司

安裝年份：2008

應用領域：能源/地球物理

處理器數(shù)：4128

Linpack值(Gflops):21126.44

Linpack來源:C

峰值峰flops):43921.92

效率：0.481

7

研制廠商/單位：寶德

型號：PowerScale8000/512xIntelHarpertownXeonQuadCore

3.0GHz(X5450)/Infiniband

安裝地點：湖南

安裝年份：2008

應用領域：科學計算

處理器數(shù)：2048

Linpack值(Gflops):20410.00

Linpack來源:C

峰值(Gflops):24576.00

效率：0.830

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超級計算機

8

研制廠商/單位：寶德

型號：PowerScale8000/568xIntelTigertonXeonQuadCore

2.93GHz(X7350)/InfinibandDDR4X

安裝地點：江蘇

安裝年份：2008

應用領域：科學計算

處理器數(shù)：2272

Linpack值(Gflops):19970.00

Linpack來源:C

峰值(Gflops):26627.00

效率：0.750

9

研制廠商/單位：IBM

型號：IBMBladeCenterHS21Cluster,IntelXeon51xx(Woodcrest)

dualcore2.33GHz/Giga-E

安裝地點：中石化勝利油田分公司物探研究院地球物理研究所

安裝年份：2007

應用領域：能源/地球物理

處理器數(shù)：4096

Linpack值(Gflops):18600.00

Linpack來源：T

峰值(Gflops):38223.90

效率：0.487

10

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超級計算機

研制廠商/單位：IBM

型號：BladeCenterHS21Cluster/506x2IntelXeonQuadCore

2.33GHz/Giga-E

安裝地點：中石油東方地球物理公司

安裝年份：2007

應用領域：能源/地球物理

處理器數(shù)：4048

Unpack值(Gflops):18146.86

Linpack來源:C

峰值(Gflops):37727.36

效率：0.481

本排行榜為中國軟件行業(yè)協(xié)會數(shù)學軟件分會、國家863高性能計算機

評測中心和中國計算機學會高性能計算專業(yè)委員會聯(lián)合公開發(fā)布的2008年

中國高性能計算機性能TOP100排行榜，版權屬于中國軟件行業(yè)協(xié)會數(shù)學軟

件分會，歡迎各方提供準確信息。

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世界十大超級計算機

世界十大超級計算機概述

2010年10月最新數(shù)據(jù)

天津的天河TA已經安裝完畢，速度全球第一，比第二名的美國國家實

驗室的計算機快30%,速度達到每秒2.5千萬億次運算

全球高性能計算機TOP500排行榜官方網站5月31日發(fā)布了最新的“500

強”名單，中國首臺實測性能超過千萬億次的高性能計算機“星云”躋身世

界超級計算機第二位。

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超級計算機

世界超級計算機排行榜

超級計算機名稱開發(fā)公司/院校所在機構運算速度（最大）運轉速度

（峰值）

走鵑(Roadrunner)IBM美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室1105

Tflops1456.7Tflops

美洲虎(Jaguar)Cray美國橡樹嶺國家實驗室1.059Tflops

1381.4Tflops

尤金(JuGene)IBM德國尤里希研究中心825.5Tflops

1002.7Tflops

昴星(Pleiades)SGI美宇航局埃姆斯研究中心487.OlTflops

608.83Tflops

藍色基因L(BlueGene/L)IBM美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

478.2Tflops596.38Tflops

北海巨妖XT5(KrakenXT5)Cray美國國際計算科學研究院

463.30Tflops607.20Tflops

藍色基因P(BlueGene/P)IBM美國阿貢國家實驗室458.61

Tflops557.06Tflops

巡游者(Ranger)Sun美國德克薩斯高級計算中心433Tflops

579Tflops

曙光(DAWN)BlueGENESD0E/NNSA/LLNL415Tflops501Tflops

尤羅帕（JUROPA）Sun德國尤里希研究中心274Tlops308Tflops

2009年全球超級計算機最新排行:

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超級計算機

據(jù)美國《新科學家》網站報道，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，計算機的

運行速度也越來越快，大型超級計算機不斷問世。國際T0P500組織是發(fā)布

全球已安裝的超級計算機系統(tǒng)排名的權威機構，他們以超級計算機基準程

序Linpack測試值為序進行排名，每年發(fā)布兩期全球超級計算機500強排

行榜。在11月份剛剛出爐的排行榜上，美國的“美洲豹”榮登榜首寶座，

中國的“天河一號”名列第五位。

1.美洲豹

：“美洲豹”超級計算機系統(tǒng)隸屬于美國能源部，坐落于美國橡樹嶺國

家實驗室。在本期排行榜上，它以每秒1.8千萬億次的運算速度超越“走

鵑”而名列榜首，它的運算速度比“走鵑”快大約70%o“美洲豹”是一臺

民用計算機，將主要用于模擬氣候變化、能源產生以及其他基礎科學的研

究。

2.走鵑

:自2008年6月起到本期排行榜出爐之前，“走鵑”一直穩(wěn)居T0P500

排行榜榜首位置，它也是世界上第一臺打破每秒千萬億次運算速度的超級

計算機?！白啭N”位于美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室，它也

是一種IBM系統(tǒng)計算機，每秒運算速度可達1042萬億次。它采用了一系列

專門針對游戲和商業(yè)的技術，包括用于索尼“游戲站3”的九核Cell處理

器和AMD雙核皓龍?zhí)幚砥?。因此，“走鵑”是全球第一臺采用Cell處理器

的混合式超級計算機?！白啭N”系統(tǒng)主要用于對美國核武器進行復雜而秘

密的評估。

3.海妖

:“海妖”超級計算機由美國田納西大學國家計算科學研究院所研制。

“海妖”系統(tǒng)中擁有10萬個AMD雙核皓龍?zhí)幚砥鳎\算速度為每秒831萬

億次，它主要用于一些高端服務器或工作站中?！昂Ｑ币彩鞘澜缟嫌蓪W

術機構所擁有的運算速度最快的計算機。

4.尤金

：“尤金”是歐洲運算速度最快的巨型計算機，曾經也名列全球排行榜

第二名。它是由德國尤利希超級計算機中心所研制，采用的是IBM藍色基

因/P型機設計方案，使用許多小型、低能耗的芯片。該方案中，每一個獨

立處理器的最大運行速度為850兆赫，甚至比普通家用電腦的處理速度都

還要慢。但是，“尤金”巨型機總共擁有292000個處理器芯片，如此多的

芯片使得它的整體運算速度高達每秒825萬億次。本圖拍攝于今年初，當

時科學家們正在對其進行升級。

5.天河一號

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超級計算機

：“天河一號”是首次進入全球超級計算機500強排行榜。它是中國

首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)，其系統(tǒng)峰值性能為每秒1206萬億次雙精度

浮點運算，Linpack測試值達到每秒563.1萬億次。“天河一號”是由天津

濱海新區(qū)和國防科技大學共同建設的國家超級計算機天津中心所研制，它

的運算速度是中國此前最快的超級計算機的四倍多。在“天河一號”中，

共有6144個Intel處理器和5120個AMD圖像處理單元（相當于普通電腦中

的圖像顯示卡）。“天河一號”將廣泛應用于航天、勘探、氣象、金融等眾

多領域，為國內外提供超級計算服務。

超級計算機是世界高新技術領域的戰(zhàn)略制高點，是體現(xiàn)科技競爭力和

綜合國力的重要標志。各大國均將其視為國家科技創(chuàng)新的重要基礎設施，

投入巨資進行研制開發(fā)。

2010年6月最新數(shù)據(jù)

Topi美洲豹美國橡樹嶺國家實驗室

Top2曙光星云深圳國家超級計算機中心

Top3走鵑洛斯阿拉莫斯國家實驗室

Top4海妖美國田納西大學國家計算科學研究院

Top5尤金德國尤利希超級計算機中心所

Top6Pleiades超級計算機先進超級計算設備的艾姆斯研究中心

Top7天河天津國家超級計算機中心

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億億級超級計算機

自1976年美國克雷公司推出了世界上首臺運算速度達每秒2.5億次的

超級計算機以來，突出表現(xiàn)一國科技實力的超級計算機，堪稱集萬千寵愛

于一身的高科技寵兒，在諸如天氣預報、生命科學的基因分析、核工業(yè)、

軍事、航天等高科技領域長袖善舞，讓各國科技精英競折腰，目前，各國

都在著手研發(fā)億億級超級計算機。

制億億級超級計算機勢在必行

據(jù)英國廣播公司（BBC）近日報道，美國國防部高級研究計劃局

（Darpa）正在緊鑼密鼓地研制億億級（exascale,10的18次方）超級計

算機，該計算機每秒能夠進行億億次（exaflop）浮點運算，其運行速度將

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超級計算機

是目前世界上運算速度最快的計算機Jaguar（美洲豹）的1000倍左右。

Darpa在聲明中指出，該研究計劃的最終目標是“讓計算機徹底改頭換面”。

據(jù)BBC報道，目前，美國能源部橡樹嶺國家實驗室的超級計算機Jaguar

的運算速度為每秒1.75千兆次（petaflop,1千兆次即每秒進行10的15

次方次浮點運算）。

Darpa己經授權英特爾公司、英偉達公司、麻省理工學院、桑迪亞國家

實驗室等攜手打造該超級計算機，Darpa預計原型機將于2018年研制成功。

Darpa表示，新超級計算機主要用于分析軍事設備和傳感器產生的海量

數(shù)據(jù)。新研究項目名為“普適高性能計算（UHPC）”，旨在沖破摩爾定律

的藩籬。

另據(jù)英特爾公司的網站報道，英特爾將聯(lián)合法國研究機構，建立歐洲

Exascale研發(fā)中心，共同研發(fā)exaflop級別的超級計算機。

另外，早在2006年，日本文部科學省就開始致力研制新一代超級計算

機，希望于2012年率先研制出億億級超級計算機，預定的研發(fā)費用為1230

億日元。

讓超級計算機的運算速度達到每秒億億次不僅僅是計算機發(fā)展史上的

一個里程碑，它也將讓很多學科躍上新的高度；讓科學家和醫(yī)生更好地理

解海量數(shù)據(jù)；讓科學家研發(fā)出新的技術來使云計算達到一定的規(guī)模,使龐

大的分布式計算機能夠模擬現(xiàn)實；幫助研究人員創(chuàng)建三維立體可視圖像而

非視頻游戲來運行無窮無盡的假定推測情景，以此增加細節(jié)的精確度，正

如電影《星際迷航系列》中的“全息甲板”等。

而且，億億級超級計算機系統(tǒng)也將在高清晰氣候模型的設計和制造、

生物能源產品的研制、智能柵格的研發(fā)以及熔解能源的設計等方面大顯身

手。

降低能耗和改進軟件設計是關鍵